Биомаркеры микробиоты кишечника, свидетельствующие о прогрессировании хронической болезни почек, определенные с помощью секвенирования 16S рДНК и машинного обучения.

Характеризация продольных изменений мозга, связанных с его здоровьем, требует идентификации структурных и нейроанатомических биомаркеров. Целью данного исследования было выявить нейроанатомические корреляты на основе МРТ, связанные с продольным изменением Индекса здоровья мозга (ИЗМ), многомерной метрики, охватывающей когнитивные функции, эмоциональное благополучие и социальную связанность, а также исследовать их потенциал в качестве суррогатных маркеров траекторий здоровья мозга в естественной когорте. Мы исследовали нейроанатомические корреляты ИЗМ с помощью продольной морфометрии на основе поверхности у 190 здоровых взрослых (в возрасте от 20 до 70 лет). Мы выдвинули гипотезу, что морфология мозга на начальном этапе будет предсказывать результаты по ИЗМ, а изменения ИЗМ будут коррелировать с морфометрическими изменениями. Участники проходили до пяти МРТ-сканирований в течение четырех лет. Анализы на основе поверхности количественно оценивали изменения объема коры, толщины, глубины борозд (ГБ), индекса гирификации (ИГ) и фрактальной размерности (ФР). Регрессии по вершинам тестировали связи между исходным ИЗМ и морфометрическими изменениями, а также между продольными изменениями ИЗМ и морфометрическими признаками с учетом возраста, пола, образования и интервала сканирования. У мужчин начальный ИЗМ был ассоциирован с увеличением ФР с течением времени в левой нижней теменной коре. В целом по группе приросты ИЗМ коррелировали с повышением ИГ в левой островковой и задней поясной коре. У женщин улучшения ИЗМ связывались с большей ГБ в левом прекунеусе, средней височной и правой поясной извивах. Специфическое для секса взаимодействие показало, что приросты ИЗМ у мужчин ассоциированы с увеличением ИГ в левой островковой и височной коре. Эти результаты подчеркивают ФР, ИГ и ГБ как потенциальные МРТ-биомаркеры для отслеживания изменений здоровья мозга, выявляя специфические для пола нейроанатомические ассоциации с улучшениями ИЗМ в таких областях, как островок и прекунеус.

Трансляция кишечных бактерий в кровоток является путем инфекции для позднего сепсиса (ПС) у недоношенных детей, подчеркивая потенциал профилирования фекальной микробиоты для ранней стратификации риска. Наша цель заключалась в выявлении и валидации специфических сигнатур кишечной микробиоты для ПС. Пятьдесят восемь недоношенных детей (срок гестации < 30 недель) с подтвержденным микробиологическим анализом ПС (исключая коагулазонегативные стафилококки) были сопоставлены с контрольной группой (1:1) в трех когортах (Открытие (DC) = 18; Валидация 1 и 2; VC1 = 12, VC2 = 28). Фекальные образцы, собранные до 10 дней до начала ПС, подвергались секвенированию гена 16S рРНК. Сравнивались микробный состав, разнообразие и дискриминационные таксоны среди подгрупп ПС. Модели Random Forest (RF) были обучены в DC и валидированы в VC1/VC2. Вариация микробиоты в значительной степени объяснялась патогеном ПС (R = 17%, <0.001). У детей с нестафилококковым ПС наблюдалось временное увеличение относительной абундантности. Модель RF, различающая ПС и контрольную группу, показала наивысшую дискриминационную способность (AUC = 0.99/0.78/0.61 для DC/VC1/VC2) по сравнению с нестафилококковым ПС (AUC = 0.96/0.46/0.41). Наши результаты показывают значительные сдвиги микробиоты, предшествующие ПС, с более высокой дискриминационной способностью по сравнению с нестафилококковым ПС. Хотя специфическая для патогена микробиота может предложить дополнительную клиническую ценность, сниженная производительность валидации подчеркивает ограниченную обобщаемость и подчеркивает необходимость дальнейших исследований перед клиническим применением.

Пневмония, полученная в сообществе (ППС), является одной из самых распространенных причин смерти среди детей. Получение образцов из нижних дыхательных путей у детей с ППС до сих пор представляет собой сложную задачу. В этом многопрофильном исследовании приняли участие 198 детей с ППС, которым показана фибробронхоскопия. Были собраны назофарингеальные аспираты и жидкость бронхоальвеолярного лаважа (ЖБАЛ) для целевой секвенирования следующего поколения (tNGS) и секвенирования 16S рибосомной РНК (рРНК) для сравнения патогенов и микробиоты. Сначала сравнивались разнообразия микробиоты между верхними и нижними дыхательными путями. Затем анализировалось разнообразие микробиоты нижних дыхательных путей среди различных групп патогенов и групп исхода. Высокая согласованность была наблюдена между первым патогеном, обнаруженным в верхних и нижних дыхательных путях у детей с ППС по tNGS. Индексы разнообразия были выше в верхних дыхательных путях, чем в нижних дыхательных путях у детей с ППС. Индексы богатства верхних дыхательных путей были выше в группе с постоянными ведущими патогенами между верхними и нижними дыхательными путями. Инфекция была связана с уменьшением разнообразия микробиоты нижних дыхательных путей по сравнению с группами бактерий и вирусов. Группа с кислородом показала более высокую распространенность, с наибольшей репрезентативной микробиотой в этой группе.

Скрининг на антиген простаты (PSA) снижает смертность от рака простаты (PCa), но ограничен из-за переобследования и низкой специфичности для клинически значимой болезни. Эти ограничения подчеркивают необходимость более точных биомаркеров для различения агрессивных раков и инертных образований. Настоящий обзор исследовал продвинутые маркеры на основе крови, включая изоформы PSA, компоненты жидкой биопсии и индекс здоровья простаты; мочевые биомаркеры, такие как антиген рака простаты 3, фьюжн сериновой протеазы трансперембр качественного второго и панель MyProstateScore 2.0; и генетические маркеры, варьирующие от мутаций с высоким проникающим эффектом до полигеновых оценок риска. Дальше было рассмотрено интеграция этих биомаркеров с мультипараметрической МРТ, моделями калькуляторов риска и оценками для здравоохранения для оптимизации путей скрининга. Направления будущих исследований включают мультиомное профилирование, искусственный интеллект и новые технологии биосенсорики. Настоящий обзор направлен на то, чтобы предоставить всестороннюю и сбалансированную точку зрения на новые биомаркеры, которые изменяют персонализированный скрининг PCa.

Состав бактериального микробиома, связанного с семенами, может отражать эволюционные связи хозяев, что соответствует паттерну филосимбиоза. Хотя машинное обучение открывает новые возможности для предсказания составов микробных сообществ, существующие модели часто требуют предварительных микробных профилей или экологических переменных, что ограничивает их применение для необразцов хозяев. В данном исследовании мы проверили, могут ли последовательности внутреннего транскрибируемого спейсера (ITS) ядерных растений, использованные как маркер родства хозяев, предсказать бактериальные сообщества, связанные с семенами, на уровне видов, используя данные по 16S рРНК от 61 вида растений. Мы представили индивидуально адаптированные модели машинного обучения, которые используют расстояния Хэмминга на основе последовательностей для улавливания родства растений-хозяев. Среди протестированных моделей модель на основе расстояний Хэмминга и метода ближайших соседей (HD-KNN) достигла наивысшей предсказательной точности в целом, обеспечив среднюю дивергенцию Янгера-Шеннона (JSD) 0.276 между наблюдаемыми и предсказанными профилями микробиома. HD-KNN показала особенно хорошие результаты в плотно sampled группах хозяев, включая Brassicaceae и Poaceae, где были доступны близкородственные эталонные виды. В отличие от этого, модель на основе расстояний Хэмминга и регрессии гауссовского процесса (HD-GPR) продемонстрировала несколько лучшие результаты для филогенетически изолированных видов, что указывает на то, что эффективность модели зависит от представительства хозяев в обучающем наборе данных. Наша структура демонстрирует, что полученное из ITS ядерных растений родство хозяев несет частичный предсказательный сигнал для состава бактериального микробиома, связанного с семенами. Эти результаты создают основу для моделирования предсказаний бактериальных сообществ, связанных с семенами, с низким уровнем входных данных и могут помочь приоритизировать предсказания микробиома для необразованных видов растений, когда доступны близкородственные эталонные виды. Однако наши выводы строго ограничены бактериальными сообществами, связанными с семенами, и не должны быть напрямую обобщены на грибковые сообщества или другие растительные компартменты, такие как ризосфера или филосфера, которые могут формироваться под влиянием различных механизмов экологической фильтрации.

Хроническое воздействие неорганического мышьяка (iAs) остается серьезной проблемой для здоровья и связано с существенными расстройствами желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), включая гастроэнтерит, диарею и симптомы, сходные с воспалительными заболеваниями кишечника. Кишечная микробиота играет критическую роль в снижении токсичности мышьяка, поскольку стерильные или обработанные антибиотиками мыши демонстрируют уменьшение экскреции мышьяка с фекалиями и большее накопление в тканях. Мы ранее показали, что метаболит микроорганизмов уролитин А (UroA) защищает от цитотоксичности, апоптоза, окислительного стресса и продукции ROS, вызванных iAs, в in vitro условиях. В этом исследовании, используя человека-мишу (с геном мышиного мышьяк-метилтрансферазы, замененным на человеческий), мы оценили влияние iAs и UroA на функцию кишечного барьера. Долгосрочное воздействие iAs (100 ppb в течение 28 недель) значительно снижало экспрессию белков плотных соединений, что указывало на нарушение целостности кишечного барьера. Лечение UroA защищало мышей hAS3MT от проницаемости кишечника, вызванной iAs, воспаления, укорочения толстой кишки и увеличения отношения веса толстой кишки к ее длине. UroA также снижал уровень воспалительных цитокинов, активность миелопероксидазы (MPO) и поддерживал экспрессию белков плотных соединений эпителиальных клеток кишечника. Более того, анализ микробиоты и метаболомов показал, что лечение UroA защищало от дисбиоза кишечной микробиоты, вызванного iAs, особенно восстанавливая несколько полезных штаммов бактерий и короткоцепочных жирных кислот (например, ацетат и бутират), что приводило к гомеостазу кишечника. В совокупности эти результаты демонстрируют, что UroA смягчает токсичность iAs для кишечника и восстанавливает гомеостаз микробиоты.